package graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Graph {
    private ArrayList<String> vertexList;
    private int[][] edges;
    private int numOfEdges;
    // 记录某个节点是否被访问过
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        String vertexes[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        Graph graph = new Graph(n);
        for (String vertex : vertexes) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }
        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        graph.showGraph();

        // 深度优先遍历
        System.out.println("深度优先遍历");
        graph.dfs(n);
        // 广度优先遍历
        System.out.println("广度优先遍历");
        graph.bfs(n);

    }

    public Graph(int n) {
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        edges = new int[n][n];
        numOfEdges = 0;
    }

    /**
     * 获取第一个邻接节点的下标
     *
     * @param index
     */
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int j = 0; j < edges[index].length; j++) {
            if (edges[index][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 以v1为节点   获取下一个邻接节点
     *
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        for (int i = v2 + 1; i < edges[v1].length; i++) {
            if (edges[v1][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 深度优先遍历
     *
     * @param i
     * @param isVisited
     */
    public void dfs(int i, boolean[] isVisited) {
        System.out.print(vertexList.get(i) + "->");
        isVisited[i] = true;
        // 获取当前节点的第一个邻接节点
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) {
            if (!isVisited[w]) {
                dfs(w, isVisited);
            }
            w = getNextNeighbor(i, w);
        }

    }

    /**
     * 深度优先遍历重载 因为有时候可能会漏下某些节点
     */
    public void dfs(int n) {
        isVisited = new boolean[n];
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                dfs(i, isVisited);
            }
        }
    }

    /**
     * 广度优先遍历 该方法是对某一行进行广度优先遍历
     *
     * @param i
     * @param isVisited
     */
    public void bfs(int i, boolean[] isVisited) {
        // 队列 用来记录广度遍历节点
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        //头节点对应的下标
        int u;
        //临接节点
        int w;
        System.out.print(vertexList.get(i) + "->");
        isVisited[i] = true;
        //把当前节点放入到队列中
        queue.add(i);
        while (!queue.isEmpty()) {
            u = queue.remove();
            w = getFirstNeighbor(u);
            while (w != -1) {
                if (!isVisited[w]) {
                    queue.add(w);
                    isVisited[w] = true;
                    System.out.print(vertexList.get(w) + "->");
                }
                w = getNextNeighbor(u, w);
            }
        }
    }

    /**
     * 广度优先遍历
     */
    public void bfs(int n) {
        isVisited = new boolean[n];
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                bfs(i, isVisited);
            }
        }
    }

    /**
     * 添加节点
     *
     * @param vertex
     */
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     * 获取节点个数
     *
     * @return
     */
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    /**
     * 获取边的个数
     *
     * @return
     */
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    /**
     * 返回节点i（下标）对应的值
     *
     * @param i
     * @return
     */
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    /**
     * 返回v1和v2的权重
     *
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */
    public int getWeightByIndex(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    /**
     * 显示图对应的矩阵
     */
    public void showGraph() {
        for (int[] edge : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(edge));
        }
    }

    /**
     * 添加边
     *
     * @param v1     第一个节点
     * @param v2     第二个节点
     * @param weight 两个节点之间的权重
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        if (numOfEdges == 0) {
            return;
        }
        numOfEdges++;

    }
}
